CN200981061Y - 发光二极管光电参数在线测试分选电路 - Google Patents

发光二极管光电参数在线测试分选电路 Download PDF

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CN200981061Y CNU2006200667444U CN200620066744U CN200981061Y CN 200981061 Y CN200981061 Y CN 200981061Y CN U2006200667444 U CNU2006200667444 U CN U2006200667444U CN 200620066744 U CN200620066744 U CN 200620066744U CN 200981061 Y CN200981061 Y CN 200981061Y
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缪来虎
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Abstract

本实用新型公开了一种发光二极管光电参数在线测试分选电路，主要由发光二极管驱动电源电路模块、光强测量模块、正向电压/反向电流测量电路模块以及外围通信接口所组成。发光二极管驱动电源电路模块可选择输出恒流源或恒压源驱动发光二极管，可编程选择输出的恒流源值和恒压源值且可以根据发光二极管的极性变换恒流源和恒压源的极性驱动发光二极管；光强测试模块提供弱光测量和强光测量两个通道，测量时可根据发光二极管晶片材料强度来选择相应的通道。电路通过外围通信接口与PCI数据采集卡和发光二极管测试机台的自动化装置通信可实现发光二极管光电参数在线测试分选。

Description

发光二极管光电参数在线测试分选电路
技术领域
本实用新型涉及一种发光二极管特征参数测试技术，更确切的说是涉及一种适用于发光二极管在线测试分选设备中用于测量发光二极管的光强、正向电压、反向电流以及将测量结果按照预先设定的值进行分档的电路。
背景技术
随着半导体技术和光学技术的发展，发光二极管目前已在汽车尾灯、交通信号灯、LCD显示屏背光板、电子广告牌、记分板、流动显示标志、手机、电脑、仪表、高分辨率全色大屏幕显示得以广泛应用。发光二极管既是一个发光光源又是一个半导体器件，它的光学、电学参数，如光强、正向电压和反向电流等是衡量发光二极管是否能正常工作的最基本参数。因此准确、快速的测量这些参数非常重要。近几年已经出现了自动化程度较高和测量精度较为可靠的发光二极管检测仪，但是这些仪器大多作离线测试，不能进行在线测试分选，生产效率不高。
发明内容
本实用新型的目的克服上述之不足，而提供一种能快速、准确在线测试发光二极管的光强电压、正向电压、反向电流等参数，并对测试结果按照预先设定的值进行分选的电路。
本实用新型是采用如下技术解决方案来实现上述目的：
一种发光二极管光电参数在线测试分选电路，其特征在于：发光二极管光电参数在线测试分选电路主要由连接在外围通信与PCI数据采集卡的模拟量输入输出接口与PCI数据采集卡的数字量输出接口之间的发光二极管驱动电源电路模块、光强测试电路模块、正向电压/反向电流测试电路模块所组成，在外围通信接口PCI数据采集卡的数字量量输入接口及自动化装置接口间连接有光电耦合器组合模块、缓冲寄存器；通过外围通信接口与PCI数据采集卡、发光二极管测试机台的自动化装置之间的通信进行在线测试分选。
所述的发光二极管驱动电源电路模块由控制电路、光电耦合器并通过电压/电流转换、电压放大与PCI数据采集卡的模拟量输入输出接口连接构成，它选择输出恒流源或恒压源驱动发光二极管，编程设定输出的恒流源值和恒压源值，并根据发光二极管的极性变换恒流源的极性驱动发光二极管测量其正向电压，变换恒压源的极性驱动发光二极管测量其反向电流。测量发光二极管的正向电压时，发光二极管驱动电源电路模块选择输出20mA恒流源，电流通过发光二极管电源线后到达发光二极管两端，从而驱动发光二极管发光，此时将发光二极管两端的电压通过导线输出到PCI数据采集卡的模拟输入通道，将这两个模拟输入通道的值相减即可得到其正向电压值；测量反向电流时，发光二极管驱动电源模块选择输出5V恒压源驱动发光二极管，此时可测量发光二级管的反向电流。
所述光强测量电路模块由弱光测量通道和强光测量通道连接光电耦合器、光电探测器组成，其中弱光测量通道和强光测量通道都由三级运算放大器级连组成，第一级和第二级的输出都通过电阻以负反馈的形式连接到其反向输入端，第一级的输出通过电阻连接到第二级的反向输入端，第二级的输出端直接连接到第三级的正向输入端，第三级的输出端直接连接到其反向输入端。
所述的光强测量电路模块是通过发光二极管晶片材料强度选择相应通道进行测量。
测量发光二极管的发光强度值通过如下方案加以实现：发光二极管发出的光经分光镜后被光电探测器接收，光电探测器将发光二极管的发光强度转变为电流，然后经过信号调理电路后输出合适的光强电压信号到PCI数据采集卡的模拟输入通道，经计算机处理得出光强值。
PCI数据采集卡的数字量输出接口输出高低电平到光电耦合器的输入端，通过这些光电耦合器的输出端与发光二极管测试机台的自动化装置之间的通信，可实现分选的目的；另外还可通过扩展电路来实现更多的分选数目。
本实用新型采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：
1.发光二极管驱动电源电路模块可选择输出恒流源或恒压源驱动发光二极管，可编程选择输出的恒流源值和恒压源值且可以根据发光二极管的极性变换恒流源和恒压源的极性驱动发光二极管，从而准确、快速的测量发光二极管的正向电压、反向电流等电学参数。
2.光强测试电路模块由弱光测量通道和强光测量通道组成，可根据发光二极管材料的强度选择不同的通道进行测量，提到了测试精度。
3.电路提供了与发光二极管测试机台的自动化装置的通信接口，可以实现发光二极管特征参数的在线测试分选，提高了工作效率。
附图说明
图1为本实用新型发光二极管光电参数在线测试分选电路整体框图；
图2：为本实用新型发光二极管驱动电源电路原理框图；
图3：为本实用新型光强测量电路原理框图；
图4：为本实用新型光强测量电路原理图。
附图标记说明：100-接口CN1(与PCI数据采集卡的模拟量输入输出接口连接)、101-接口CN3(与PCI数据采集卡的数字量输出接口连接)、102-接口CN2(与自动化装置接口连接)、103-接口CN4(与PCI数据采集卡的数字量输入接口连接)、201-发光二极管驱动电源电路模块、301-光强测试电路模块、401-正向电压/反向电流测试电路模块、(21、22、23、24)-光电耦合器。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的发光二极管光电参数在线测试分选电路发光二极管光电参数在线测试分选电路主要由连接在外围通信与PCI数据采集卡的模拟量输入输出接口(100)与PCI数据采集卡的数字量输出接口(101)之间的发光二极管驱动电源电路模块(201)、光强测试电路模块(301)、正向电压/反向电流测试电路模块(401)所组成，在外围通信接口PCI数据采集卡的数字量量输入接口(103)及自动化装置接口(102)间连接有光电耦合器组合模块、缓冲寄存器；通过外围通信接口与PCI数据采集卡、发光二极管测试机台的自动化装置之间的通信进行在线测试分选。图中带箭头的线表示数据流及其流向。接口CN1(100)通过数据线与PCI-9112数据采集卡的模拟量输入输出(Ai/Ao)接口通信，CN2接口(102)可通过数据线与自动化装置接口通信，CN3(101)通过数据线与PCI-9112数据采集卡的数字量输出(Do)接口通信，CN4(103)通过数据线与PCI-9112数据采集卡的数字量输入(Di)接口通信。由图1、附表所示，Do输出的高低电平通过缓冲寄存器后到达发光二极管驱动电源电路模块、正向电压/反向电流测试电路模块、光强测试电路模块和光电耦合器组合模块。当附表中的Do0输出低电平时发光二极管的驱动电源电路选择恒压源驱动发光二极管，当Do0输出高电平时发光二极管的驱动电源电路选择恒流源驱动发光二极管。附表中Do4输出的高低电平可根据发光二极管的极性来变换恒流/恒压源的极性驱动发光二极管。附表中Do5的输出用来选择光强测量通道测量光强值(见附表)，Do5输出低电平时选择图3所示的弱光通道测量光强值，Do5输出高电平时选择图3所示的强光通道测量光强值。Do8、Do9、Do10、Do11、Do12、Do13输出高低电平经过缓冲寄存器后控制光电耦合器组的输入端，光电耦合器组的输出用来控制分选。光电耦合器组合组输出6个二进制的组合到自动化装置接口，这6个二进制的组合可使分选数达到64，若要得到更多的分选数目，可通过扩展电路来实现。
自动化装置接口输出控制信号(开始测试)至电路中的缓冲器，缓冲器将此信号输出到附表中的Di0，此时电路与自动化装置建立连接。若Do15输出的控制信号(结束测试)经缓冲器、光电耦合器后到达自动化装置接口，此时即可断开与自动机装置的通信；通过它们之间的通信可实现在线测试。
PCI-9112数据采集卡有2通道的12位多路切换模拟量输出，分别为Ao1、Ao2，在图2中Ao1经过电压/电流转换后输出两路不同等级的电流到21，经过电压放大后输出电压到22。附表中Do6输出的高低电平经缓冲器和控制电路后到达图2中的光电耦合器21，从而控制光电耦合器21的输出，若Do6输出低电平，光电耦合器21就输出uA等级的电流到光电耦合器22，反之光电耦合器21就输出mA等级的电流到光电耦合器22。附表中Do0输出的高低电平经缓冲器和控制电路后到达光电耦合器22，从而控制光电耦合器22的输出，若Do0输出低电平则选择电压输出到光电耦合器23和24，此时光电耦合器23和24输出电压驱动发光二机管；若Do0输出高电平则选择电流输出到光电耦合器23和24，此时光电耦合器23和24输出电流驱动发光二极管。附表中Do4输出的高低电平经过图2的缓冲器和控制电路后控制光电耦合器23和24，从而可根据发光二极管的极性选择输出相应电压、电流的极性驱动发光二极管。此外，Ao1可编程选择输出范围，本方案选择的输出范围为0至10V，当采用电流方式驱动发光二极管时Ao1输出电压由10V向下递减，每减少1V光电耦合器23或24就输出6.67mA的电流，在实际测量过程中要求用20mA的恒流源驱动发光二极管，则Ao1应减少3V，即Ao1输出7V。测量发光二极管反向电流时编程使发光二极管电源模块输出5V电压驱动发光二极管。
图2中当发光二极管晶片被点亮后，通过在其两端引导线到附表中的Ai6和Ai7及可测得其正向工作电压值，其正向电压为Ai6和Ai7两通道上的电压值之差。若设正向电压为Vf，则有Vf＝Vf1-Vf2。
如图3所示，光电探测器利用硅光电二极管的光电转换原理，将发光二极管的发光强度转变为光强电流，然后到达光电耦合器，附表中的Do5输出的高低电平用来控制光电耦合器选择不同的通道进行测量，当输出低电平时光强电流输入至弱光测量通道，即光电耦合器输出光强电流至图5中集成运算放大器1的反向输入端；当输出高电平时光强电流输入至强光探测通道，即光电耦合器输出光强电流至图5中集成运算放大器3的反向输入端，光强电流经过光测量通道后转变为光强电压，此光强电压输出到附表中的Ai3或Ai4。通过读取Ai3或Ai4上的电压值可得到发光二极管的光强电压值，一般而言，波长在几十个纳米范围内，光强和光强电压符合IV＝kVV函数，k为直线斜率，IV是光强数据，VV是Ai3或Ai4上的光强电压值。在实际操作中先将一已知发光强度值的标准发光二极管点亮，测得其光强电压值，将发光强度值和光强电压值代入方程：IV＝kVV即可求得k值。由于测试的发光二极管材料不同，可能会出现光强强度大的材料，即作为标准的发光二极管材料相对于某些待测试的发光二极管材料而言，发光强度很弱，此时待测的发光二极管材料VV很大，在测试的时候，就按一定比例使待测的发光二极管材料VV减小，从强光通道上读取光强电压的数据，然后再按比例放大待测发光二极管材料的IV，还原为真实的值。
附表
  Do   Do0   Do1   Do2   Do3   Do4   Do5   Do6
  电压源/电流源   强弱光区分   极性测试   光强通道切换   电流等级
  0   电压源   弱光   IvLow   uA
  1   电流源   强光   IvHigh   mA
  Do   Do7   Do8   Do9   Do10   Do11   Do12   Do13
  BIN1   BIN2   BIN3   BIN4   BIN5   BIN6
  0   Low   Low   Low   Low   Low   Low
  1   High   High   High   High   High   High
  Do   Do14   Do15
  结束测试
  0   Low
  1   High
  Di   Di0
  开始测试
  0   Low
  1   High
  Ai   Ai0   Ai1   Ai2   Ai3   Ai4   Ai5   Ai6
  光强电压弱光   光强电压强光   Vf1
  Ai   Ai7
  Line2Vf2
  Ao   Ao1
  0-10V

Claims (4)

1.一种发光二极管光电参数在线测试分选电路，其特征在于：发光二极管光电参数在线测试分选电路主要由连接在外围通信与PCI数据采集卡的模拟量输入输出接口(100)与PCI数据采集卡的数字量输出接口(101)之间的发光二极管驱动电源电路模块(201)、光强测试电路模块(301)、正向电压/反向电流测试电路模块(401)所组成，在外围通信接口PCI数据采集卡的数字量量输入接口(103)及自动化装置接口(102)间连接有光电耦合器组合模块、缓冲寄存器；通过外围通信接口与PCI数据采集卡、发光二极管测试机台的自动化装置之间的通信进行在线测试分选。
2.根据权利要求1所述的一种发光二极管光电参数在线测试分选电路，其特征在于：所述的发光二极管驱动电源电路模块由控制电路、光电耦合器并通过电压/电流转换、电压放大与PCI数据采集卡的模拟量输入输出接口连接构成，它选择输出恒流源或恒压源驱动发光二极管，编程设定输出的恒流源值和恒压源值，并根据发光二极管的极性变换恒流源的极性驱动发光二极管测量其正向电压，变换恒压源的极性驱动发光二极管测量其反向电流。
3.根据权利要求1所述的一种发光二极管光电参数在线测试分选电路，其特征在于：所述光强测量电路模块由弱光测量通道和强光测量通道连接光电耦合器、光电探测器组成，其中弱光测量通道和强光测量通道都由三级运算放大器级连组成，第一级和第二级的输出都通过电阻以负反馈的形式连接到其反向输入端，第一级的输出通过电阻连接到第二级的反向输入端，第二级的输出端直接连接到第三级的正向输入端，第三级的输出端直接连接到其反向输入端。
4.根据权利要求1或3所述的一种发光二极管光电参数在线测试分选电路，其特征在于：所述的光强测量电路模块是通过发光二极管晶片材料强度选择相应通道进行测量。
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